基于移动代理的远程学习支持系统模型构建*

张 光,孔令富

(燕山大学信息科学与工程学院,河北秦皇岛 066004)

基于移动代理的远程学习支持系统模型构建*

张 光,孔令富

(燕山大学信息科学与工程学院,河北秦皇岛 066004)

构建全国广播电视大学系统的远程学习支持系统,充分共享全国电大系统的教学资源和师资力量很有意义。针对现有教学系统不足,利用移动代理技术,解决了跨广域范围的学习支持,构建了全国广播电视大学系统内师资共享和学生个别化学习支持的原型系统。

移动代理;学习支持;个别化支持;模型

我国现代远程教育蓬勃发展,目前正由规模发展向提高教育质量转变,教育资源的充分共享,提供良好的学习支持服务,是当前提高现代远程教育质量的行之有效的办法,也是现代远程教育的核心和精髓。尽管传统的远程教学系统都强调共享和服务,但这种共享和服务,还是处于相对较低的水平上,不能满足现实的需要,在教学模式、系统模型和开发技术上都还存在着一定的缺陷。本文试图利用移动代理技术来构建全国电大的学习支持系统模型。

一、Agent的概念及分类

1.Agent的概念

Agent理论和技术最早起源于分布式人工智能,是分布式人工智能研究的产物,它以其自身所具有的智能性、自主性、交互性和可移动性等特点在众多领域中引起了重视。Wooldridge和Jennings在1995年提出了较权威的、获得普遍认同的定义[1]。简言之,Agent技术是一个具有自适应性和智能性的软件实体,其能够通过感知自身和环境中的信息,能代表用户或其他程序,自主采取行动,以主动服务的方式完成预先设定的目标或任务。

一般来说,Agent应该具有这样的特性:自治性、社会性、反应性、能动性、协作性、主动性、适应性、移动性、可靠性。

2.Agent的分类

我们重点按照Agent的应用可以将Agent分为单Agent、多Agent和移动Agent。

(1)单Agent(Single Agent)。它主要用于实现本地的任务,也可以用于在网上进行服务。从结构上来分析,一般把单Agent分为慎思行Agent(Deliberative Agent)、反应型 Agent(Reactive Agent)和混合型Agent(Hybrid Agent)。

(2)多Agent(Mass Agent)。它是由多个Agent相互通讯、彼此协调,共同完成作业任务的系统,它具备一般分布式系统所具有的共享性好、可靠性强、扩张性好、灵活性强、实时性好的特点,并且,各Agent能够通过相互协调解决巨大的复杂性问题,从而,系统具有较强的鲁棒性、可靠性和自组织能力。多Agent系统的这些特点,使得它在处理基于网络的一些问题方面,具有光明的应用前景。根据Agent组中是否有集中管理服务机构以及各Agent成员之间的相互关系,可将其分为三类。多Agent(Mass Agent)分为:完全分布式Agent组、完全集中式Agent组、混合式Agent组。

(3)移动Agent(Mobile Agent)。移动Agent是一个能在异构网络环境中按一定的规则,自由地从一台主机迁移到另一台主机,并可与其他Agent交互的软件实体,代表用户完成特定的任务。它可以将自己的过程代码、数据和控制状态封装。移动Agent的生命周期由创建、发送、挂起和恢复、终止组成。Agent能够感知外界环境的动态变化,而支持动态环境变化是网络的基本要求之一,即在某一时刻存在的资源在下一时刻不一定还存在,这一时刻没有的资源在下一时刻可能加入到网络中。所以,将Agent技术引入学习支持系统是一项有意义的工作[2]。

二、系统的设计目标

我们认为,全国广播电视大学的学习支持系统应该达到以下目标:

1.为学生提供个别化支持

对不同认知水平的学生、不同教学内容和不同的学习风格采用不同的教学策略,达到因材施教。系统应该对学生学习进行记录。它能对学生的学习情况进行跟踪,通过记录学生已访问的链接和每次的测试情况,分析学生对知识的掌握情况,并选择学生对所学知识感兴趣的媒体呈现方式。

2.对现有的各种各级学习支持系统进行整合

实现现有系统的教学信息和资源的充分共享。比如电大系统的教学平台和教务管理系统的信息在新的系统中应该能做到信息共享,系统应该将各级(中央、省、市级平台)进行整合为学生提供一站式的信息服务。

3.系统应该为电大的所有师资共享提供基础

只有这样,才能将教师从简单的、大量的重复支持劳动中解脱出来,取而代之的是为学生提供及时优质的教学服务。

4.系统应该提供一个智能化的协作学习交流平台

学生通过代理与其他学生的代理进行沟通、信息交流和协同工作,帮助教师和学习者分配和寻找最佳合作伙伴,从而激励协作学习的开展。

总而言之,系统就是要提供这样的一个学习环境,或者说构造一个“虚拟教师”,他将全国电大所有教务管理人员,课程教师,其他学习支持者虚拟成一个有求必应的、服务快捷的教师,为学习者提供透明的、全方位的学习支持服务。

三、基于移动Agent的远程学习支持系统模型

1.系统的组织结构模型

目前全国电大系统中按业务指导关系分为四级:中央电大—省级电大—市级电大—教学点。在学习支持服务中,若以教学点为基础,则师资严重缺乏,根本不能开展正常的教学支持;若以市级电大展开支持,则系统教学资源优势不能共享,还丧失了系统的师资优势;同时,这两种情况,若要共享教学资源,则会浪费大量的存储资源,资源的及时配发和共享也为资源管理带来巨大挑战。若业务完全集中于中央电大,势必造成资源过分集中而导致网络瓶颈,更不用说进行个性化学习支持,因此,无论是资源利用还是教学支持,从现有的管理体系和网络情况来看,中央电大这一层压力过大,都不能有效开展。最好的支持中心应该在省级电大,它既可以避免集中于中央电大而产生的瓶颈问题,也可以避免以教学点和市级电大为基础带来的系统资源不能充分共享问题。以省级电大为基础的学习支持体系应该是我们的首选。

移动Agent是一个软件系统,它独立于其他学习支持系统。由于将移动Agent引入了学习支持系统,我们需要结合移动Agent的特点,对目前的学习支持系统进行整合。我们将系统分为三层:中央结点CN(Central Node)、省级结点 PN(Provincial Node)、市级结点MN(Municipal Node),这里的中央结点已经有了新的含义,它表示一个大的区域,比如华北区、华东区,而中央电大作为一个中央结点,其他高校网络学院也作为一个中央结点,市级结点表示的是原来的市级电大或教学点。新的组织结构非常有利于我们资源共享和学习支持的展开。具体的组织结构图如下图。

系统组织结构图

2.系统的体系结构

基于移动Agent的远程学习支持,是在传统的浏览器(Browser)/服务器(Server)结构体系中间加入一个功能层,也叫代理层,形成B/A/S的三层结构模型,即浏览器Browser/代理层Agent/服务器Server。

第一层是表示层。它是基于浏览器的。浏览器主要便于用户浏览页面,客户端利用浏览器上网,不再需要为不同的客户端来安装不同的客户程序,这能够为复杂的分布式应用提供统一的环境。它将用户请求送到功能层进行处理并将结果返回、以Web页形式显示供用户学习。

第二层是功能层。它由多种Agent组成,负责沟通客户端和服务器,进行系统和应用的逻辑处理,并对数据库中相应的数据进行交互。功能层主要与客户端和服务器沟通,利用代理自主学习能力和对外界的反应能力来支持个性化的学习支持服务。多个Agent之间来协作完成学生的一次支持服务。功能层的代理可以分为三种:第一种是用户类Agent,它包括学生Agent、教师Agent;第二种是管理类Agent,它包括管理Agent、教学管理Agent;第三种是任务Agent,包括教学类Agent,它包括作业 Agent、考 试 Agent、答 疑 Agent、学 习 记 录Agent等。

第三层是数据层。用于保存各类数据资源,包括知识库、问题库、资源库、试题库等。知识库是具体课程知识。它的主要作用是组织教材、存放和管理课程的所有知识,主要是以树型结构描述某门具体课程整体知识点之间的关系,便于学生了解知识点之间前后续关系。问题库记录学生在学习中遇到的问题,教师给予的解答以及无法解答的问题,用户可以通过查询问题库快速找到问题答案。

3.系统功能设计

远程学习支持系统有两类基本用户,一类是学生,一类是教师。我们设计系统功能,就是围绕这两类用户的支持服务的需要来进行的,从根本上来讲,其实教师用户的功能也是为了满足或更好地满足学生用户而设计的。

对于学生,系统需要提供给他一个很个性化的学习界面,并且通过系统可以进行个性化自主学习,有问题可以提问并得到个性化的帮助,也可以参加与教师或同学的讨论。我们一直在强调提供“个性化”服务,这就是引入移动Agent后,学习支持系统与传统学习支持系统的重要变化之一。

教师用户将全国电大所有教务管理人员,课程教师,其他学习支持者构成了一个支持服务群体,虚拟成一个万能的教师,对于学生来说,就是一个“虚拟教师”,它解决教务问题,具体学习问题,心理指导问题,了解个体学习者学习状况,能有针对性地指导,设计学习方案,制定学习计划,对学习者个别化交互答疑,对学习者心理辅导,是一个很好的“家教”。

通过移动Agent将各个性质完全相同而又相对独立的系统进行共享整合成一个虚拟的系统,如各个电大的教学系统都是使用电大在线平台,却完全独立;将不同业务的系统进行共享整合成一个虚拟的系统,如教务系统和在线平台各自独立,进而将全国电大所有的教学教务等系统看成一个系统,并为学习者提供透明的支持,学生不必知道我用的何种支持的平台,上的是哪一级系统,不必知道我的支持来自何处、何人。

四、结束语

远程学习支持服务是一个系统工程,涉及到系统的管理模式、运行机制、技术应用。本文仅是对远程学习支持模型进行了初步的思考,许多方面有待更深入地研究和完善:系统的优质教学资源共享问题,无论从技术层面,还是管理层面都有待于深入研究,其意义非常重大;为学生提供全系统的优质师资可以说是一个亟待解决的现实问题,此问题的解决,将不仅有利于对学生提供良好的学习支持,而且有利于教师从简单重复的工作中解放出来,从事更有意义的教学工作;目前代理技术在大规模的远程学习支持系统的应用还仅仅是一个初步的研究,在具体实现上还没有一定之规,需要广大技术人员和远程教育人员共同探索,其有非常好的研究空间。

[1]Wooldridge,M.Intelligent Agents:Theory and Practice[J].Knowledge Engineering Review,1995,(2).

[2]Junwei C.,Daniel P.S.,James D.T.et al.Agent-based Resource Management for Grid Computing[M].Proceeding of the 2nd IEEE/ACM Symposium on Cluster Computing and Grid(CCGR IDp02),2002.

G728

A

1008-469X(2010)02-0015-03

2010-01-25

张光(1965-),男,河南焦作人,河北广播电视大学教授,燕山大学信息科学与工程学院在读博士,主要从事计算机应用与远程教育研究。

(责任编辑 宋 悦)